基于多尺度耦合求解的RTM工艺预成型体渗透率预报方法研究

基本信息
批准号:51575139
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:金天国
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张旭堂,代礼周,杨波,郑龙,周凯,魏雅君,姚庆睿
关键词:
预成形体多尺度模拟渗透率预测随机结构几何建模渗流场分析与建模
结项摘要

Preform permeability is a key input parameter for mold filling simulation of Resin Transfer Molding(RTM) process, this project propose a permeability prediction approach for RTM preform based on multi-scale coupling solution. Since the structure of the RTM preform preform contains both randomness and regularity, so the principle of potential energy and the theory of NURBS curve and surface are employed to build the geometrical model to guarantee that the model is close to the real structure of preform. The concept of manufacturing feature is introduced into the modelling of RTM preform, the multi-scale geometrical model of preform is established, and the model includes fiber(micro),unit cell(meso) and feature(macro). The Voronoi graph is employed to represent the connective relationship of pores in the preform, which is used to identify the geometric boundary conditions for permeability numerical analysis. The resin flow fields in different pores and their coupling mechanism are analysed, the resin flow models are built based on the multi-scale method which combines the mesoscopic dynamics and macro continuous models.The micro and meso flow fields are simulated by particle method and continuum method, respectively,the coupling area of the two fields is hanlded by the half-flux method, so the multi-scale coupling simulation of the resin flow is conducted and the permeability can be predicted.The ideal preform samples with adjustable geometrical parameters are manufactured by Rapid Prototyping(RP) method to conduct the filling experiment, combined with the real preform flow to validate the permeability prediction model and to improve the predicted permeability tensor.

预成型体渗透率是RTM工艺充模仿真的关键输入参数,本项目开展基于多尺度耦合求解的渗透率的预报方法研究。针对预成型体多尺度结构中随机性和规律性共存的特点,基于势能原理和NURBS曲线曲面理论建立预成型体逼近真实的几何模型。将制造特征的概念引入到RTM预成型体建模中,建立包含微观纤维、细观单胞、宏观特征的预成型体多尺度几何模型。利用Voronoi图方法表达其中的孔隙连通关系,确定渗透率模拟分析的几何边界条件。分析预成型体内部树脂在不同孔隙内的流动和相互耦合机理,基于介观动理学模型和宏观连续模型相结合的多尺度方法建立树脂流动模型。采用粒子法和连续介质模拟法分别对微观和细观树脂流场进行仿真,并采用半通量法实现两者耦合区域的计算,实现预成型体内流场的多尺度耦合模拟和渗透率的预报。采用快速原型方法,制备几何参数规则变化的理想样件进行试验,结合真实预成型体样件的实验,验证和改进渗透率预报方法。

项目摘要

预成型体渗透率张量场的主要影响因素是预成形体的几何结构。为此,本项目提出了基于多尺度几何建模与数值模拟技术,实现多尺度复合材料预成形体的渗透率预报。基于NURBS 方法建立预成形体多尺度几何模型,建立包含微观纤维、细观编织结、宏观特征多尺 度的预成型体几何模型;利用等几何(Isogeometric)分析方法,实现CAD/FEM集成,为复合材料的多参数敏感度分析提供技术支撑,用有限元法模拟微观、细观和特征宏观的树脂流动,得到各尺度下渗透率张量分布图;制备几何参数按一定规则变化的理想样件进行试验,结合真实预成型体样件的实验,验证和修正特征渗透率参数。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
3

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
4

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
5

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018

金天国的其他基金

相似国自然基金

1

基于“离位”复合技术的Z向流动RTM成型工艺渗透特性研究

批准号:51203144
批准年份:2012
负责人:刘刚
学科分类:E0305
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

求解多尺度问题的特征展开耦合方法研究

批准号:11071139
批准年份:2010
负责人:黄忠亿
学科分类:A0504
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
3

基于气液两相流多尺度耦合求解的树脂传递成型充模过程渗流机理研究

批准号:51605057
批准年份:2016
负责人:杨波
学科分类:E0510
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

模型竞争机制下的算法层级粒子/连续多尺度耦合求解方法

批准号:11902266
批准年份:2019
负责人:刘沙
学科分类:A0903
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目